2012年研究カタログ
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■ 研究担当:芦田極 ■ 先進製造プロセス研究部門 マイクロ加工システム研究グル-プ■ 連携担当:市川直樹 切削力フィードバック制御を用いたマイクロ・ナノ切削加工研究のポイント研究のねらい研究内容連携可能な技術・知財 ●新原理の切込み深さ制御:AFM(原子間力顕微鏡)の接触荷重フィードバック制御を応用 ●剛性を重視した従来型切削工具に替えて、柔軟なカンチレバー工具を使用 ●温度変化によるドリフト、傾斜面や曲面に対しても、切込み深さを一定に制御可能 高剛性の機械と工具を用いる従来の切削加工では、工作機械の精度以上の製品を作ることはできません(母性原理)。つまり、ナノメートルオーダで切込み深さを制御するためには、それ以上の精度を持つ工作機械が必要です。一方で、AFM機構を応用したナノスケール切削加工では、数十μm四方の限られた領域ですが、柔軟なカンチレバー工具を用いた切込み深さ100nm以下の切削加工が可能です。この原理を応用し、スケールアップすることで、汎用の工作機械でも実用レベルの大面積のマイクロナノ微細構造の切削加工を行える技術を研究・開発しています。 従来の切削加工では、送り量基準で切込み深さを設定します。一方でAFM機構を用いたナノ切削では、加工力をフィードバック制御することで、微小な切込みを安定に付与できます。加工力基準の切込み深さ制御(新原理)を従来の切削加工と融合させ、送り量基準の形状創製と加工力基準の微細構造の加工が可能なハイブリッドな精密微細切削加工の実現をねらっています。具体的には、一般の工作機械に装着できる工具ホルダを開発し、柔らかいカンチレバー(板ばね)型工具と、工具たわみ量センサ、工具位置を制御するピエゾ素子により加工力を制御します。●マイクロナノ微細構造による表面機能制御●ナノインプリント用金型の作製●マイクロナノ微細切削用工具ホルダの製品化●大面積曲面への微細構造加工● トライボリソグラフィ(摩擦により表面を部分的に変質させエッチング特性などを変える技術)の大面積化● 特許3785463号(2006/03/31)「微細構造作製方法」● 特許3401565号(2003/02/28)「微細パターニング方法」工具ホルダを搭載した門型3軸ステージ切削加工されたV溝と切りくず(右下:加工開始点)● 研究拠点つくば東338ナノテクノロジー・材料・製造分野東会場N-81N-81

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